Experimentelle und numerische Analyse der Mikroschicht unter Siedeblasen auf hydrophoben texturierten Oberflächen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Hampel
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 577208610

Blasennukleation ist ein Phänomen, das beim Sieden, aber auch bei der Elektrolyse und bei anderen gasbildenden chemischen Reaktionen auftritt. Im Bereich der Wärmeübertragung ist das Sieden ein hocheffizienter Mechanismus und daher von grundlegender Bedeutung für viele Energieumwandlungssysteme wie Solarkraftwerke und konventionelle Kraftwerke, Elektronikkühlung, Kühlung von Rechenzentren, Kühlung von Raketentriebwerken, Kryokühlung, Kernreaktoren und andere. Man spricht auch von unterkühltem Sieden, weil die Wand und die Flüssigkeit in der thermischen Grenzschicht in der Nähe der beheizten Oberfläche eine Temperatur oberhalb und die Flüssigkeit eine Kerntemperatur unterhalb der Sättigungstemperatur haben. In den letzten Jahrzehnten hat das Verständnis und die Modellierung des Blasensiedens bei vielen Forschern große Aufmerksamkeit erregt, da es der Schlüssel zum Entwurf und zur Optimierung von Hochleistungsheiz- und -kühlsystemen ist. Insbesondere die Verdampfung von Mikroschichten wird als ein wichtiger Wärmeübertragungsmechanismus beim Keimsieden angesehen, aber seine Dynamik ist noch nicht vollständig verstanden. Ziel der geplanten Arbeit ist es, die Bildung von Mikroschichten auf hydrophoben Oberflächen mit Hilfe von Synchrotron-Röntgenaufnahmen zu untersuchen und ihre Entwicklung zu verstehen. Anschließend untersuchen wir, wie die Mikrostruktur der Oberfläche die Morphologie der Mikroschicht verändert. Die vorgeschlagene Arbeit ist nicht auf das Keimsieden beschränkt. Sie kann auf alle mit der Keimbildung zusammenhängenden Prozesse ausgeweitet werden, z. B. bei der Wasserelektrolyse und anderen gasbildenden chemischen Reaktionen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen